北京市地方計量技術規范

JJF（京）96-2022

近眼顯示系統檢測裝置校準規范

CalibrationSpecificationofInspectionDeviceof

Near-eyeDisplaySystem

2022-04-08發布2022-05-08實施

北京市市場監督管理局發布

JJF（京）96-2022

近眼顯示系統檢測裝置校準規范

1范圍

本規范適用于近眼顯示系統檢測裝置的計量校準。

2引用文件

本規范引用下列文件：

JJG754-2005光學傳遞函數測量裝置檢定規程

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的引用

文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。

3術語和定義

3.1近眼顯示系統Near-eyeDisplaySystem

近眼顯示系統是一種能夠通過融合數字信息和現實世界，使用戶沉浸在虛擬世

界（VR）或增強現實世界（AR）的頭戴式技術。近眼顯示系統響應頭部運動，允許

對象操作和交互。

3.2視場角FieldofView（FOV）

近眼顯示設備所形成的圖像中，人眼可觀察到圖像的邊緣與觀察點（人眼瞳孔

中心）連線的夾角。

注1：包括水平視場角、垂直視場角、對角線視場角。

注2：默認為單眼視場角，未加特殊說明時指左右兩個邊緣與單個觀察點的夾角，

即水平視場角。

注3：默認視場角為特定出瞳距離時候出瞳直徑中心位置下的測量值，如果未給定

出瞳距離，默認視場角為出瞳距離為10mm時出瞳直徑中心位置下的測量值。

3.3調制傳遞函數ModulationTransferFunction（MTF）

調制傳遞函數反應物體各頻率成分經光學系統傳遞后其對比度的降低情況。

3.4視場角校驗設備

一種鏡頭視場角標定與檢測裝置，包括底座，底座頂側的左側開設條形凹槽，

條形凹槽內安裝有棋盤式畸變測試卡。

4概述

1

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近眼顯示系統檢測裝置（以下簡稱檢測裝置）用于對AR或VR等近眼顯示系統的

性能指標檢測，主要由光學測量模塊、機械控制模塊、計算機和測控軟件組成，其

結構框圖如圖1所示。其中光學測量模塊的基本構成包括鏡頭和二維成像器件（如

CCD等）可采用與光譜光度計聯用，或采用光譜響應性符合視見函數或顏色匹配函

數的探測器的方式。機械控制模塊包括在XYZ三維方向的平移控制和方位、俯仰兩

個方向的角度旋轉控制。

近眼顯示系統檢測裝置

（

光學測量模塊近眼顯示系統

測計

控算

軟機

件機械控制模塊

）

圖1近眼顯示系統檢測裝置結構框圖

5計量要求

5.1視場角測量范圍和示值誤差

測量范圍至少應滿足0o～120o，示值誤差不超過±1o。

5.2MTF測量示值誤差

被測檢測裝置對AR系統的透射MTF進行測量時，相對示值誤差不超過±1.8%。

5.3亮度計量性能要求

亮度測量的相對示值誤差不超過±2%。

亮度計的測量范圍：0.2cd/m2~2000cd/m2。

5.4色度計量性能要求

色坐標x，y測量的示值誤差不超過±0.003。

色度計應能在亮度小于2cd/m2時，測量屏幕上小面積色度坐標，推薦采用分

光型色度計。

6校準條件

2

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6.1環境條件

——溫度：22℃～28℃；

——相對濕度：25%～85%。

——無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。

——對光學指標的校準應在暗室中進行。

6.2校準設備

6.2.1棋盤式畸變測試卡

擴展不確定度：2.0%（k=2）

注：棋盤式畸變測試卡測試圖樣見附錄A.1。

6.2.2分辨率/清晰度測試卡

擴展不確定度：2.0%（k=2）

注：分辨率/清晰度測試卡圖樣見附錄A.2。

6.2.3亮度標準光源

可為亮度標準源或發光強度標準燈配合標準白板。

擴展不確定度：2.0%（k=2）

6.2.4標準白板

擴展不確定度：0.0027（k=2）取=0.8

6.2.5標準色板

擴展不確定度：0.005（k=2）

6.2.6標準A光源

色溫U=14K（k=2）

7校準項目與校準方法

7.1校準項目

校準項目及對應校準方法見表1。

表1校準項目及對應校準方法一覽表

序號校準項目名稱校準方法對應條款

1外觀及功能檢查7.2.1

2視場角測量范圍和示值誤差7.2.2

3MTF相對示值誤差7.2.3

3

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4亮度示值誤差7.2.4

5色坐標示值誤差7.2.5

開機預熱5分鐘以上（或按被校儀器使用說明書規定的預熱時間進行預熱），

再對其主要技術指標進行校準。

7.2校準方法

7.2.1外觀及功能檢查

7.2.1.1外觀

a）待測檢測裝置各部件機殼外表面應光潔、平整，不應有凹痕、劃傷、裂縫、

變形等缺陷。金屬機殼表面應有防銹、防腐蝕涂層，顯示屏顯示應清晰、完整，不

得有缺損現象。

b）待測檢測裝置應有銘牌，銘牌應符合如下規定：

銘牌應牢固安裝在機殼外表面的醒目位置，并標出制造商名稱、地址、商標、

產品中文名稱、規格型號、可識別的唯一性編號、制造日期等內容。

7.2.1.2工作正常性檢查

待測檢測裝置通電后，觀察如下功能是否正常：

a）顯示及操作控制功能。

b）測量功能。

7.2.2視場角測量范圍和示值誤差

將待測檢測裝置和視場角校驗設備置于暗室中，按圖2所示的位置擺放好，并

調整被測檢測裝置的入瞳位置與視場角校驗設備中棋盤式畸變測試卡的位置相匹

配。利用試驗軟件控制校驗設備全屏顯示純白圖像，按照使用說明書用待測檢測裝

置測量校驗設備中顯示圖像的視場角，得到測量值。

圖2視場角測量范圍和示值誤差測量示意圖

視場角測量示值誤差用?Ah表示，按下式計算：

??h=?h??h0（1）

4

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式中：?Ah——視場角示值誤差，單位：°；

Ah——視場角測量值，單位：°；

Ah0——視場角標準值，單位：°。

7.2.3MTF相對示值誤差

將輻射源、分辨率/清晰度測試卡、標準鏡頭和被測檢測裝置置于暗室中，按

圖3所示的位置擺放好，并調整對齊被測檢測裝置的入瞳位置與標準鏡頭和標準A

光源的位置相匹配。打開輻射源，依次測量標準鏡頭在10mm-1，30mm-1，50mm-1三個

空間頻率點下的MTF值，每個空間頻率點下重復測量3次，以3次測量的平均值作

為MTF測量值。[JJG754-2005，MTF示值的檢定7.3.2]

待測檢測裝置標準鏡頭分辨率/清晰度測試卡

標準A光源

圖3MTF測量示意圖

-1-1-1

在10mm，30mm，50mm三個空間頻率點的MTF測量示值誤差分別用ΔMi

表示，按下式計算：

?i??0

??i=×100%（2）

?0

式中：

ΔMi——不同空間頻率點下的MTF相對示值誤差；

Mi——不同空間頻率點下MTF測量值；

M0——不同空間頻率點下標準鏡頭的標準值。

7.2.4亮度示值誤差

將被測檢測裝置和亮度標準光源置于暗室中，按圖4所示位置擺放。調整被測

檢測裝置的入瞳位置與亮度標準光源位置相匹配。按照使用說明書用待測檢測裝置

測量亮度標準光源的亮度，重復測量3次，以3次測量的平均值作為亮度測量值。

待測檢測裝置

亮度標準光源

5

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圖4亮度測量示意圖

亮度測量示值誤差用?L表示，按下式計算：

???

??=0×100%（3）

?0

式中：

?L——亮度示值誤差；

L——亮度測量值，單位：cd/m2；

2

L0——亮度標準值，單位：cd/m。

7.2.5色坐標示值誤差

將被測檢測裝置、標準A光源和標準色板置于暗室中，按圖5所示位置擺放。

利用標準色板依次提供紅、綠、藍純色圖像。按照使用說明書用待測檢測裝置分別

測量色板中圖像中心點的色坐標，每個測試圖像分別重復測量3次，以3次測量的

平均值作為色坐標測量值。

待測檢測裝置標準A光源

標準色板

45°

圖5色坐標測量示意圖

色坐標測量示值誤差用?x，?y表示，按下式計算：

??=???0

（4）

??=???0

式中：

?x，?y——色坐標示值誤差；

x，y——色坐標測量值；

x0，y0——標準色板的色坐標標準值。

8校準結果的處理

校準后，出具校準證書。校準結果應在校準證書上反映，校準證書中應注明以

下內容：

6

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——被測檢測裝置的類型和光闌尺寸；

——所用的眼點位置（出瞳距離），Z軸位置；

——如必要可說明所用的測量修正方法。

還應至少包括以下信息：

a)標題，如“校準證書”；

b)實驗室名稱和地址；

c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同)；

d)證書的唯一性標識(如編號)，每頁及總頁數的標識；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對象的描述和明確標識；

g)進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對

象的接收日期；

h)如果與校準結果的有效性和應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說

明；

i)校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號；

j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

k)校準環境的描述；

l)校準結果及其測量不確定度的說明；

m)對校準規范的偏離的說明；

n)校準證書或校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識；

o)校準結果僅對被校對象有效的聲明；

p)未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。

校準原始記錄格式見附錄A，校準證書內頁格式見附錄B、校準結果不確定度

評定示例見附錄C。

9復校時間間隔

由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因

素所決定的，因此送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔，復校時間

間隔建議為1年。

7

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附錄A

參考標識圖圖形樣例

(資料性附錄)

A.1棋盤圖形

棋盤標識圖形示例在ISO9241-305中確定，可用于被測近眼顯示系統檢測裝

置與校驗設備的光學對準校正，中心可以為黑色或白色。通常情況下使用黑白棋盤

圖形，如果必要也可使用其他顏色（紅、綠、藍等）的棋盤圖形。

圖A.15×5棋盤圖示例

A.2分辨率/清晰度測試圖形

如圖A.2所示，不同周期性的黑白等寬線對圖形用于測試MTF。空間頻率是線

對間距的倒數（fCPD=1/P）。CPD是通過近眼顯示系統觀察的每度線對數。至少應在

低、中、高3種空間頻率（像方空間）下進行MTF測量試驗，可參考如下空間頻率

（像方空間）：10mm-1，30mm-1，50mm-1。

a)低分辨率b)中分辨率c)高分辨率

P：線對間距(mm);

W：線寬(mm)。

8

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圖A.2分辨率/清晰度測試圖形示例

附錄B

近眼顯示檢測裝置校準原始記錄格式

近眼顯示檢測裝置校準原始記錄

校準證書編號：__________________________校準日期：_____________

校準單位名稱：_________________________________________________________

校準單位地址：_________________________________________________________

儀器名稱：_______________________型號/規格：___________出廠編號：_________

生產廠商：______________________________________________________________

所依據的技術文件（代號、名稱）：___________________________________________

溫度：_______℃相對濕度：________%檢定地點：___________________________

校準員：___________________________核驗員：______________________________

校準使用的計量標準器具：

名稱：____________________________型號：_____________出廠編號：___________

準確度等級：_____________標準器具證書號：_______________________________

所用的眼點位置（出瞳距離）/Z軸位置：_________；

被測檢測裝置的類型和光闌尺寸：_________；

校準項目：

1.視場角測量范圍和示值誤差：

檢測裝置的視場角測量標準：_________；邊界限值：_________。

視場角測量值視場角測量

視場角標準值

123平均值示值誤差

2.MTF測量示值誤差：

9

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MTF測量值MTF測量示

空間頻率MTF標準值

123平均值值誤差

-1

10mm

-1

30mm

-1

50mm

3.亮度測量示值誤差：

亮度測量值亮度測量示

測試圖樣亮度標準值

123平均值值誤差

白

黑

4.色坐標測量示值誤差：

測量值色坐標測

測試圖樣色坐標標準值量示值誤

123平均值

差

x

白

y

x

紅

y

x

綠

y

x

藍

y

x

黃

y

10

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附錄C

近眼顯示檢測裝置校準證書內頁格式式樣（第2頁）

證書編號××××××-××××

校準機構授權說明

校準環境條件及地點：

溫度℃地點

相對濕度%其他

校準使用的計量（基）標準裝置

不確定度/準確度等計量（基）標準

名稱測量范圍有效期至

級/最大允許誤差證書編號

校準使用的標準器

不確定度/準確度等級檢定/校準

名稱測量范圍有效期至

/最大允許誤差證書編號

第×頁共×頁

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附錄D

近眼顯示檢測裝置校準證書內頁格式式樣（第3頁）

證書編號××××××-××××××

校準結果

所用的眼點位置（出瞳距離）/Z軸位置：_________；

被測檢測裝置的類型和光闌尺寸：_________；

1.視場角測量范圍和示值誤差：

檢測裝置的視場角測量標準：_________；邊界限值：_________。

視場角標準值視場角測量值視場角測量示值誤差

2.MTF測量示值誤差：

空間頻率MTF標準值MTF測量值MTF測量示值誤差

10mm-1

30mm-1

50mm-1

3.亮度測量示值誤差：

測試圖樣亮度標準值亮度測量值亮度測量示值誤差

白

黑

4.色坐標測量示值誤差：

標準值測量值色坐標測量

測試圖樣

x0y0xy示值誤差

白

紅

綠

藍

黃

第×頁共×頁

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附錄E

測量不確定度評定示例

E.1.亮度測量示值不確定度

E.1.1測量方法

按照本校準規范的要求和步驟，用待測檢測裝置分別測量校驗設備中圖像中心

點的亮度，每個測試圖像分別重復測量3次，以3次測量的平均值作為亮度測量值。

E.1.2數學模型

本次采用光強標準燈的測量方法，當點光源垂直照射到一朗伯面上時，該面上

的亮度L(cd/m2)由下式給出：

?(??/?2)=??(??)/??2(?)（E.1）

當距離d(m)與光強標準燈的線度l(m)之比d(m)/l(m)在5～10時上式成立。

式中I(cd)為光源的發光強度，為朗伯面在380nm～780nm范圍內的積分反射比，

d(m)為燈絲平面到朗伯面之間的距離。

??2??2??2??2

?=√(()+()+()+(2)（E.2）

rel????

E.1.3不確定度分量評定

E.1.3.1值的相對不確定度u1

?6?4

取＝3.1416，則?1=??/?=2.3×10=2.3×10%

E.1.3.2標準白板的相對不確定度u2

取=0.8，則?2=??/?=0.27%

E.1.3.3亮度標準燈的相對標準不確定度u3

一級亮度標準燈的相對標準不確定度?3=??/?=1.2%?3=0.4%

二級亮度標準燈的相對標準不確定度?3=??/?=1.8%?3=0.6%

E.1.3.4電源電壓的相對標準不確定度u4

電源電壓波動對發光強度的影響產生的相對標準不確定度?4=??(??)/

??

?(??))=3.6=3.6×0.005%=0.018%

?

E.1.3.5距離測量裝置的相對標準不確定度u5

距離測量裝置產生的相對標準不確定度?5=??/?=1???1000??=0.1%

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E.1.3.6白板調整產生的相對標準不確定度u6

標準白板的法線偏離測量裝置軸線的相對標準不確定度u6=0.1%

E.1.3.7被校儀器的測量不穩定性引起的相對不確定度u7

以某次測量180cd/m2的數據為例，儀器的示值分別為180.4cd/m2、180.2cd/m2、

180.4cd/m2、180.3cd/m2、180.1cd/m2、180.2cd/m2，用貝塞爾公式計算得出由于被

校儀器的不穩定性引起的標準偏差為0.082cd/m2，其造成的測量相對不確定度為：

0.082

?=×100%=0.019%。

7√6×180

E.1.4不確定度分量計算

引入的不確定度如下表：

表E.1.1不確定度分量一覽表

不確定度來源類型不確定度包含因子

-4

u1π值B2.3×10%k=2

u2標準白板B0.27%k=2

u3標準光源B0.4%k=2

u4電源電壓B0.018%k=2

u5距離測量裝置B0.1%k=2

u6白板調整A0.1%k=2

u7被校儀器A0.046%k=2

E.1.5合成相對標準不確定度

以上各量互不相關，故合成相對標準不確定度為

722222222

?????=√∑?=1(????)=√(?1+?2+?3+?4+(2?5)+?6+?7=0.52%

E.1.6相對擴展不確定度

取k=2，適當放大不確定度，相對擴展不確定度為：

????=2×?????=1.04%

E.2.色度測量示值不確定度

E.2.1測量方法

按照本校準規范的要求和步驟，用待測檢測裝置分別測量校驗設備中圖像中心

點的色坐標，每個測試圖像分別重復測量3次，以3次測量的平均值作為色坐標測

量值。

E.2.2數學模型

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色坐標測量示值誤差用?x，?y表示，按下式計算：

??=???0

(E.3)

??=???0

式中：

?x，?y——色坐標測量示值誤差；

x，y——色坐標測量值；

x0，y0——色坐標標準值。

E.2.3不確定分量評定

E.2.3.1標準色板定標的不確定度u1

查上級校準證書，可知，標準色板的定標相對不確定度為